多晶硅,是硅的一种形态。熔融的单质硅在过冷条件下凝固时,硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核,如这些晶核长成晶面取向不同的晶粒,则这些晶粒结合起来,就结晶成多晶硅。
多晶硅(polycrystalline silicon)有灰色金属光泽,密度2.32-2.34g/cm3。熔点1410℃。沸点2355℃。溶于氢氟酸和硝酸的混酸中,不溶于水、硝酸和盐酸。硬度介于锗和石英之间,室温下质脆,切割时易碎裂。加热至800℃以上即有延性,1300℃时显出明显变形。常温下不活泼,高温下与氧、氮、硫等反应。高温熔融状态下,具有较大的化学活泼性,几乎能与任何材料作用。具有半导体性质,是极为重要的优良半导体材料。
多晶硅产业最大的特点之一就是其对产品质量分数的要求非常高,太阳能级和电子级多晶硅的质量分数分别要求达到至少6N(99.9999%)、8N(99.999999%),而杂质含量也是公认的衡量多晶硅材料质量的重要参数之一。
多晶硅在生产过程中的碳杂质的来源主要有以下几个来源:
1.高纯硅,这是多晶硅中碳的主要来源;
2.石墨部件的粉尘;
3.真空系统中的油脂和密封材料中的易挥发碳化物;
4.多晶硅制造气氛中的碳氢化合物污染;
5.石墨部件与氧,石英坩埚反应的产物。
使用短波红外相机可以清晰的检测到多晶硅中的碳杂质,具体如下图所示,测试过程中使用西安立鼎光电的LD-SW6401715-C-CL短波红外相机,搭配8mm短波红外镜头,配合卤素光源观察硅锭中的杂质。
图1 短波红外相机观察硅锭(1)
图2 短波红外相机观察硅锭(2)
图3 可见光观察硅锭
由以上测试图片可知,多晶硅在1200nm波段以上的光源下呈透明状,而碳等杂质无法透过1200nm波段以上的光,所以呈现黑色。
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